一、大面积集成技术在金屬——氧化物——半导体存儲器中的应用（论文文献综述）
余洋[1]（2019）在《单组份有机电荷俘获分子的设计、合成及高性能有机场效应晶体管存储器研究》文中提出基于有机场效应晶体管（OFET）结构的非易失性存储器不仅具有单只晶体管驱动、非破坏性读取、存储速度快和存储容量大等特点,而且具有成本低、可大面积溶液加工、与柔性衬底相兼容、与目前CMOS电路兼容度高等诸多优点,有望成为新一代存储器的主流替代方案,在存储芯片、柔性集成电路、人工智能等方面展现出了广阔的应用前景。有机场效应晶体管存储器的电荷俘获材料可有效俘获并稳定存储电荷且分子具有可设计性,器件制备工艺简单,已成为目前场效应晶体管器件研究的主流。但分子结构和凝聚态与存储器性能参数之间的关系和存储机理并不明确,开发新型单组份小分子存储材料以提高存储密度和稳定性仍然是一个挑战,因此设计模型系统,研究分子结构与有机薄膜凝聚态光电特性,深入研究分子的构效关系和提高器件性能迫在眉睫,具有重要的科学意义。本论文聚焦基于有机小分子电荷存储层的有机场效应晶体管存储器,重点探究无隧穿阻挡层器件结构中单组份小分子电荷存储材料的分子设计,结合理论计算对分子的热学、光学、电学以及凝聚态薄膜性质进行系统表征,研究小分子的分子结构、电子结构、拓扑构型、能带工程、介电特性等因素对电荷俘获特性的影响,进一步的拓展其在大容量、快速、高稳定性多阶存储器及柔性存储与人工突触方面的应用。主要研究内容及成果如下:1、针对有机存储介质电荷流失问题,发现了分子的电子结构和位阻功能化对双极性电荷俘获和电荷局域化的影响规律,运用多位阻化策略,设计并成功合成出基于三苯胺和氮杂芴的给受体型多位阻分子TPA（PDAF）3,该分子完全分离的HOMO和LUMO能级分别提供理想的空穴和电子俘获位点,实现了双极性电荷存储,其共轭打断的空间位阻提供了分子阻挡层,可以对核心俘获的电荷起到抑制流失的作用。制备的OFET存储器具有高电荷俘获密度、快速的编程速度,优异的维持时间,双极性存储窗口优于目前报道的所有单组分小分子存储材料。2、提出了共轭小分子的格子化效应,设计并合成了一系列基于二芳基芴的小分子材料,闭环结构的纳米格（Grid）分子表现出刚性的分子构象和纳米级孔结构,具有优异的溶解性和成膜性。结合理论计算,系统地研究了分子的光、电、热性质、薄膜形貌以及能带工程。相比未环化的分子,纳米格具有更好的热稳定性、电化学稳定性和形貌稳定性,同时保持较宽的带隙和分离的HOMO/LUMO能级,在连续的薄膜中表现出单一的纳米浮栅行为,为溶液加工型无隧穿阻挡层OFET存储器提供了可行的思路。3、利用纳米格的可溶液加工性、优异的光电性能制备了基于纳米格的无隧穿阻挡层的OFET存储器,并成功解释了分子结构与器件性能之间的构效关系。基于纳米格Grid的存储器实现了大容量的双极性存储,8.21 V/ms的高编程效率,超过1000次的循环耐受性和超高稳定的8阶存储,维持时间理论上可达100年。这种新型有机存储介质兼具高容量、快速写入、长期不挥发性和显著的可扩展性,为新兴有机存储介质的合理设计提供了研究思路。4、为了解释Grid存储器的电荷存储机理,从物理机制的角度对材料薄膜的介电特性进行研究,揭示存储窗口与存储效率的基本原理。利用开尔文扫描探针显微镜技术研究了薄膜的电荷俘获动力学,研究存储薄膜的电荷约束能力,解释Grid中电荷长期维持稳定性的原因。通过理论计算研究了前线分子轨道、静电势、电离势、电子亲和势、偶极矩以及分子内聚能密度,从分子结构和能量的角度解释了分子中电荷存储的位点和高稳定性的原因,提出了基于Grid存储器的合理的电荷存储机制。进而把Grid应用于柔性存储器件,证明了基于Grid的柔性存储器优异的抗弯曲应变的机械耐久性,在1500次弯曲循环后仍保持良好的性能。最后,验证了器件在120℃的热稳定性。Grid存储器在大容量、写入速度和非易失性之间找到了一个平衡,解决了OFET存储器中快速写入和稳定捕获的问题。5、基于纳米格表现出的优异存储性能,利用分子的模块化合成技术可实现丰富的官能团引入以及纳米级孔径的精确调控,进而对纳米格分子进行了拓展。把苯并噻二唑（BT）基团引入纳米格,设计并合成了两种D-A型纳米格,研究了BT基团在纳米格横梁和桥的不同位置对纳米格光学、电学、热学性质的影响以及对纳米格能带结构的定制化调控。基于D-A型纳米格的光敏OFET存储器实现了电和光作为独立的手段对存储器开关的调控,并且获得了较大的存储窗口和响应速度、稳定的读写擦循环耐受性和维持时间。最后,利用D-A型纳米格的纳米孔径和优异的电荷传输特性,通过与TBAPF6掺杂,制备了双端忆阻器的人工突触,成功地模拟了学习过程,突触增强和抑制可塑性。
陈弘达[2]（2015）在《电子信息材料》文中指出1前言进入21世纪,整个世界正飞速地经历着前所未有的关键性历史转折。在度过了农业革命、工业革命之后,人类也迎来信息革命和知识经济时代。2049年是新中国100年华诞,可以毫不夸张的说,那时的中国已列入发达国家行列,我们的科学技术将跻身科技强国的前列,电子信息材料产业也将得到稳步、健康的发展。
徐婷[3]（2020）在《有机场效应晶体管存储器核心体系优化与存储性能提升研究》文中研究指明有机场效应晶体管非易失性存储器具有低成本、非破坏性读取、高密度存储、易于集成、大面积制备、与柔性衬底兼容等优点,已成为国际研究热点之一。本论文以极化型和浮栅型有机场效应晶体管非易失性存储器为研究对象,以优化存储器的核心体系为重点研究内容,以提升存储器的性能参数为研究目标,从材料选择、结构设计、制备工艺、界面调控、物理机制以及存储性能等方面进行了研究。研究结果不仅为提升存储器品质提供了新的思路和方法,而且为发展新的有机场效应晶体管存储器技术提供了重要的依据和策略。主要研究内容和成果如下:1.设计并制备了以可极化的聚合物NPx作为存储介质的一系列有机场效应晶体管存储器,分别构建了基于NPx单层、CL-PVP/NPx双层、NPx/PMMA双层和CL-PVP/NPx/PMMA三层复合栅介质层的核心体系,并研究了其与器件的存储性能之间的关联性。探讨了聚合物NPx组分和薄膜形貌对存储特性的影响,寻找了影响存储性能的关键机理,从而建立了不同的复合栅介质核心体系,提升了极化型有机场效应晶体管非易失性存储器的性能。实验数据表明聚合物NPx中的羟基（-OH）含量越高,可逆的残余极化越大,器件的存储窗口越大,存储开关比越高,研究结果证实了有机场效应晶体管存储器的存储机制源自于聚合物NPx中羟基的可逆性极化效应。另一方面,聚合物栅介质层NPx的栅极泄露电流引起了较为明显去极化效应,这导致了基于单层NPx栅介质层的存储器的数据存储保持能力较差。基于聚合物NPx作为核心体系的有机场效应晶体管存储器的存储机制及致使数据存储保持能力差的原因分析,提出了通过显著抑制栅极泄露电流以延长电荷存储保持能力的策略,依次设计并制备了不同结构的双层和三层聚合物栅介质层体系,研究其与有机场效应晶体管存储器的存储性能之间的关联性,研究结果验证了提升器件存储性能的策略。器件结构优化的有机场效应晶体管存储器呈现出较高的存储性能,其存储窗口为33.7 V,平均存储开关比高至1.1×104;在实际进行的1万秒的数据存储保持能力测试期间,其二进制存储状态清晰可辨,稳定可靠的擦写循环超过200次。研究结果为进一步提升以可极化的高分子聚合物栅介质层为核心体系的极化型有机场效应晶体管存储器的性能参数提供了有效的理论和实验依据。2.设计了一体化的浮栅/隧穿层用于研制高性能的浮栅型有机场效应晶体管非易失性存储器。基于同步热蒸镀工艺,构建了由小分子半导体C60和长链烷烃分子TTC组成的一体化的浮栅/隧穿层核心体系,其中C60作为浮栅介质,TTC作为隧穿层。采用原子力显微镜技术表征了一体化的浮栅/隧穿层的微结构,分析讨论了其与有机场效应晶体管存储器的性能之间的关联性,优化了一体化的浮栅/隧穿层的厚度和组分,获得了具有高稳定的数据存储保持能力和可靠的擦写循环特性的浮栅型有机场效应晶体管存储器。结果表明:在制备的一体化的浮栅/隧穿层中,小分子半导体C60自发性聚集为纳米粒子,均匀地分散在TTC中;C60纳米粒子具有强的电荷俘获能力,其密度决定了有效的电荷存储数量;同时,在优化的一体化浮栅/隧穿层中,TTC有效阻止了存储的电荷在C60纳米粒子之间的横向和纵向泄露,显著提升了电荷存储的保持能力。此外,优化的C60/TTC厚度组分的存储器,其在保证功耗最低的同时,获得较大的存储窗口和较长的数据存储保持时间,其平均存储窗口为8.0 V;在实际测试的1万秒内,电荷存储保持特性非常稳定,理论拟合数据表明电荷存储时间可长达10年;稳定可靠的擦写循环超过100次。器件结构突破了传统的浮栅层/隧穿层的双层栅堆叠的结构设计,简化了浮栅型有机场效应晶体管存储器的制备工艺。3.构建了溶液旋涂工艺制备的聚合物半导体F8BT与聚合物绝缘材料PS一体化浮栅/隧穿层,并叠加真空热蒸镀工艺制备的pn异质结有机半导体有源层为核心体系,获得了高性能的柔性浮栅型有机场效应晶体管非易失性存储器。结果表明:F8BT纳米粒子能有效俘获电荷,承担了浮栅介质的角色。基于自发的相位分离,F8BT纳米粒子能均匀地镶嵌于PS中,二者的混合比例与一体化浮栅/隧穿层的微结构有直接关联性。研究了一体化浮栅/隧穿层的微结构和表面形貌对器件存储性能的影响,获得了最佳结果。在此基础上,结合有机半导体的能级理论与实验数据,阐述了分别采用单一有机半导体和pn异质结有机半导体作为有源层对器件存储性能产生显著差异的物理机制。结果表明:采用pn异质结有机半导体作为有源层,能够很好的实现双极性电荷以过饱和覆写的方式注入并存储在F8BT浮栅内,且存储电荷的极性与数量是可控的。器件结构优化的有机场效应晶体管存储器呈现出较高的存储性能,平均存储窗口为21.6 V;基于实验数据,模拟结果表明稳定的电荷存储保持时间长达10年,以及在200个周期内具有可靠的擦写循环稳定性。有机场效应晶体管存储器还具有优异的机械弯曲耐用性,在弯曲曲率半径为5.9 mm时,经过6000次弯曲后,存储器仍保持良好的存储稳定性。器件核心体系的设计方案能为进一步提升有机场效应晶体管非易失性存储器的电荷存储容量、数据存储保持时间及工艺制备提供优化设计策略。研究成果为进一步提升有机场效应晶体管非易失性存储器的性能及发展新的柔性浮栅型有机场效应晶体管存储器的技术提供了理论基础和技术支撑。4.结合有机半导体的电荷存储效应与光电特性,在单个有机场效应晶体管存储器中同时获得了具有三级存储特性和光敏特性的多功能器件。构建了基于有机半导体F8BT和绝缘聚合物PS的一体化浮栅/隧穿层的核心体系,探究了光生电荷在有机半导体C10-DNTT与F8BT中产生、转移及存储等物理过程,及其与存储器的不同存储状态之间的关联性和可控性。研究发现,有机/聚合物半导体的光电特性对存储在浮栅的电荷极性和数量有显著的影响;定义合适的擦/写条件,能够实现存储电荷的极性和数量的可控性,由此获得三级非易失性存储功能。结果表明:三级浮栅型有机场效应晶体管非易失性存储器具有良好的存储性能,场效应迁移率大于1.0 cm2/Vs;可靠的三态擦写循环超过100个周期;基于实验数据,模拟结果表明稳定的三态保持时间超过10年。此外,利用光生电子在浮栅中的存储效应,进一步制备了16×5阵列的浮栅型有机场效应晶体管存储器构建的成像系统,清晰地探测了并持久地记录了发生的光照事件。我们的研究工作有望发展出一种新型的具有信息存储功能的光敏传感阵列或形成具有光传感功能的信息存储单元。
马鹏飞[4]（2020）在《铟镓锌氧薄膜晶体管和非易失性存储器的制备及性能研究》文中研究表明近年来,以非晶铟镓锌氧（α-InGaZnO:IGZO）为代表的氧化物半导体得到了不断发展与广泛应用。例如,基于IGZO沟道的薄膜晶体管（TFTs）已经开始部分替代传统非晶硅晶体管应用在平板显示器中。IGZO是一种性能优异的n型氧化物半导体,电子迁移率高,带隙较宽且在可见光范围透明,可以低温大面积均匀成膜,因此非常适用于透明柔性电子产品的制备。而随着可穿戴设备的迅速发展,寻找适用于这些电子产品的存储器也越来越重要。在存储器设备中,有两类最基本的单元器件:选通晶体管和非易失性存储单元器件,而这两类器件单元就是本论文的研究重点。本论文的主要工作之一是研究适合作为选通晶体管应用到存储电路中的低电压操作IGZO TFTs。另外,在目前商业应用中仍是以电荷俘获型存储器（CTM）以及浮栅型存储器（FGM）为主的非易失性存储单元器件,而前者因为更适用于现在的三维闪存（3DNAND）集成技术,所以近年来得到了科研人员的广泛关注与研究。但是,由于传统的存储器件单元都是硅基器件,不适用于透明柔性电子产品当中。因此,本论文的主要研究工作还包含了开发基于IGZO沟道的CTM器件,通过改善栅堆栈层的特性来实现存储性能的提升。此外,为了进一步降低存储器件的操作电压,本论文还研究了基于IGZO功能层的低功耗高性能新型非易失性的阻变存储器（ReRAM）,并且使用简单的薄膜工艺技术提升了其存储特性。本论文的具体内容如下:1.低电压操作的IGZO TFTs器件的研究降低IGZO TFTs操作电压最简单的方法是减薄栅介电层的厚度来提高栅电容,然而传统Si02层厚度减到很薄时栅漏电流将变得非常严重。因此,许多科研人员尝试使用高相对介电常数（高κ）的介电材料来降低TFTs的操作电压。为了以后可以更好的应用于透明柔性器件,研发高κ材料的低温工艺是十分必要的。在本论文中,首先利用原子层沉积（ALD）低温工艺,制备了性能良好的Al2O3和Hf02高κ介电材料,并结合两种材料的优势制备了 HfAlO介电薄膜。利用X射线光电子能谱（XPS）对三种高κ材料分别进行了表征,并分析其能带以及元素组成等信息。经过测试分析,在低温（150℃）下制备的Al2O3和HfO2介电材料的禁带宽度分别为6.99 eV和4.50 eV,HfAlO介电材料的禁带宽度在这两值之间,Hf/Al元素比例不同时,禁带宽度也随之改变。经分析发现,随着HfAlO薄膜中掺入Al含量的增加,带隙增加,与硅衬底的势垒高度增大,并且薄膜缺陷密度降低。足够宽的带隙、较小的缺陷密度可以保证介电材料具有较好的绝缘性,因此可以有效的抑制漏电流。此外,实验制备了金属-介电层-半导体（MOS）器件,通过电流-电压（I-V）、电容-电压（C-V）测试进一步分析了介电材料的电学特性。通过对MOS器件的I-V曲线进行拟合,发现Al2O3中电子输运机理与Fowler-Nordheim（F-N）隧穿十分吻合,而在HfO2以及HfAlO介电层中,Poole-Frenkel（P-F）发射和F-N隧穿机制在不同电压范围内各自发挥着主导作用。另外,通过C-V测试系统地研究了各类薄膜的介电特性,讨论了不同介电材料的相对介电常数、平带电压（Vfb）、边界陷阱电荷（Nbt）和氧化层固定电荷（Nfc）随生长温度的关系。利用原子力显微镜（AFM）对制备的高κ介电材料的表面形貌进行了观察,5 nm Al2O3和HfO2介电材料的表面均方根粗糙度（RMS）仅为0.15 nm和0.2 nm,薄膜表面十分光滑。以上结果证实低温制备的超薄高κ材料具有良好的均一性与稳定性,因此可以将其作为介电层应用到IGZO TFTs中。本论文系统地研究了 IGZO TFTs基于不同种类的高κ介电材料的性能表现,通过采用超薄高κ材料,成功将IGZO TFTs的操作电压降到了 1 V以下,在保证足够性能的情况下,最低电压为0.5 V,大大降低了 TFTs的功耗。基于5 nm Al2O3介电层的IGZO TFTs可以在1 V下进行操作,而且表现出了理想的器件特性,包括小的阈值电压（Vth=0.3 V）,小的亚阈值摆幅（SS=100 mV/decade）,高的饱和迁移率（μsat=6.3 cm2/Vs）,并且具备较高的电流开关比（Ion/Ioff=1.2 ×1 07）。得益于5 nm HfO2非常高的栅电容（Cox=1300 nF/cm2）,制备的IGZOTFTs表现出更小的SS（75 mV/decade）和Vth（0.1 V）,从而成功将IGZO TFTs的操作电压降到了 0.5 V,且器件的Ion/Ioff仍维持在1.0 × 106之上。此外,为结合两种高κ材料优点,实验制备了 HfAlO薄膜,并作为介电层应用于IGZO TFTs中。器件相比HfO2介电层的漏电明显减小,开态电流相比Al2O3作为介电层的TFTs有明显提升。除此之外,器件也表现出了令人满意的特性,滞回、SS以及Ion/Ioff等方面都表现良好。2.基于高κ介电堆栈层的IGZO CTM器件的研究本论文通过改善栅堆栈层的特性来提升IGZO CTM器件的存储性能。实验发现,在较低的ALD生长温度下,采用不同的氧源制备的Al2O3薄膜具有不同的特性,因此通过控制氧源可以调控Al2O3薄膜的缺陷密度,并可以将不同性质的薄膜分别作为IGZO CTM器件的隧穿层、阻挡层或者电荷俘获层。为了实现存储器良好的非易失性存储特性,采用三甲基铝（TMA）和去离子水（H20）制备了低缺陷Al2O3薄膜（H2O-Al2O3）,并用于CTM的阻挡层和隧穿层。同时利用臭氧（O3）作为氧源制备了缺陷较多的Al2O3薄膜（O3-Al2O3）,用于CTM的电荷俘获层。经XPS分析两种Al2O3薄膜的化学成分,发现O3-Al2O3中的电荷陷阱可能是由残余的碳相关的氧化态引起的,且经测试发现陷阱能级较深,利于电荷的保持。制备的IGZOCTM器件在+20V的编程电压下,可以表现出一个较大的存储窗口,约为8.2 V,而且具有非常好的数据保持特性,推演到10年之后仍有7.3 V的存储窗口,且在不同的编程电压下可以实现多级存储功能。文献中报道过较多HfO2作为电荷俘获层的工作,为了对比O3-Al2O3和HfO2两种材料在IGZO CTM器件中的表现,实验制备了基于Al2O3/HfO2/Al2O3栅堆栈IGZO CTM器件。经测试分析发现HfO2的禁带宽度小于O3-Al2O3,作为电荷俘获层时与隧穿层的能带匹配较为合适,可以提高器件的编程效率。但是20 V编程电压对应的存储窗口大小为6 V,在相同条件下O3-Al2O3表现的电荷存储能力更高,存储窗口更大。此外,在HfO2薄膜中,电荷是被俘获在浅陷阱能级中,相比O3-Al2O3层中的深陷阱能级,电荷更容易逸出,从而导致CTM器件的数据保持特性较差。O3-Al2O3作为电荷俘获层时,虽然编程效率稍差一点,但是其大的存储窗口,良好的数据保持特性更适合应用于CTM器件中。为了探索O3-Al2O3在IGZO CTM器件中更多的可能性,本论文还尝试仅使用O3-Al2O3单层薄膜同时作为隧穿层与电荷俘获层,制备了无隧穿层的IGZO CTM器件,研究在这种极端情况下,IGZO CTM器件的存储性能表现。实验发现无隧穿层IGZOCTM器件的编程电压下降了 6V,在+14V的编程电压下,存储窗口的大小仍然有7.9V,仍然可以实现多级存储。即使去掉隧穿层,使IGZO沟道与O3-Al2O3电荷俘获层直接接触,存储器仍能维持良好的保持特性,推演到10年之后仍有6 V的存储窗口。因此,通过进一步简化传统CTM器件的制备工艺,为非易失性存储器领域提供了更多的可能性。3.高性能IGZO ReRAM器件的研究为了进一步降低存储器的操作电压,本论文还提出了基于IGZO功能层的高性能ReRAM,两种器件结构分别是Ag/IGZO/Al以及Al/IGZO/Al。实验发现通过对底部电极Al进行氧等离子体处理,可以降低表面粗糙度,并在表面形成一层致密的Al2O3薄膜。引入的Al2O3薄膜可以提高IGZO ReRAM的关态电阻,进而提升整个存储器件的存储窗口,并且器件的开关均一性、耐久性也都得到了显著的提升。在100次的循环测试中,以Al和Ag作为顶电极的IGZOReRAM,存储窗口分别保持在104和105,比以前报道的IGZO ReRAM高出了几个数量级。此外,在105秒的保持性测试期间,存储窗口几乎保持不变,以此推演,数据存储可达10年。通过电学表征以及拟合物理模型,对IGZOReRAM的阻变机理进行了解释,对于两种器件结构的导电机制分别可以用肖特基发射以及空间电荷限制电流来解释。重要的是,开启、关断电压可以降到3 V以及-1 V,有利于低功耗应用。上面研究的各类器件的制备温度都低于150℃,因此有望在以后的透明柔性薄膜电路以及存储器中得到应用。由于IGZO薄膜晶体管已经被应用于显示行业,研究基于IGZO的低温、低电压、高性能晶体管和存储器可以促进可穿戴电子和智能标签等一系列应用的进一步发展。
曹燕强[5]（2016）在《原子层沉积制备几种纳米薄膜、纳米复合结构及其在微电子和储能器件中的应用研究》文中进行了进一步梳理原子层沉积（atomic layer deposition, ALD）是基于气态前驱体在沉积表面发生化学吸附反应的一种新型薄膜沉积技术,由于其独特的自限制、自饱和反应机理,因而具有优异的三维共形性、大面积的均匀性和精确的亚单层膜厚控制等特点。目前它在微电子、能源、光电子、光学、纳米技术、催化等领域的研究方兴未艾,赢得了学术界和工业界的广泛关注。ALD技术发展最强劲的推动力来自微电子工业,其在深亚微米集成电路制备上表现出的优势,一直受到半导体工艺的青睐。本博士论文针对高介电（高k）栅介质材料与新型半导体衬底集成遇到的障碍,系统地研究了金属脉冲自清洁效应和原位钝化对原子层沉积高k薄膜与GaAs和Ge界面质量和电学性能的影响,表征了ALD沉积氧化铝栅介质在表面预处理石墨烯上的生长特性,重点发展了一种大面积化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）石墨烯顶栅场效应晶体管（field-effect transistor, FET）阵列的制备方法,并对器件性能进行了表征。随着ALD技术的不断发展,诞生了分子层沉积（molecular layer deposition, MLD）, MLD生长的有机-无机杂化材料集合了有机物、无机物各自的优点,在光学、能源、催化等领域展现巨大的应用前景。本文采用MLD着重研究了新型钛基-富马酸杂化薄膜的生长工艺与反应机制以及稳定性,并探讨了其在电荷俘获型存储器和储能器件中的应用。ALD作为一种适合锂离子电池电极材料修饰的新技术正被广泛研究,其对电极表面的包覆可有效提高电池性能,然而目前ALD应用于金属锂负极的研究还很少。因此,本文深入研究了ALD技术对锂电池中金属锂负极的保护作用,分别使用ALD沉积的固态电解质作为非原位固态电解质界面（solid electrolyte interface, SEI）保护膜和悬浮ALD氧化物薄膜作为机械保护层,比较了两种方法对锂电池性能的影响。此外还利用ALD进行了表面增强拉曼散射（surface enhanced Raman scattering, SERS）纳米结构基底的制备研究。主要进展如下：一、ALD沉积栅介质薄膜及其在微电子领域的应用1.研究了不同ALD金属前驱体脉冲对GaAs表面的自清洁效应,发现三甲基铝（TMA）和二甲基氨基铪（TDMAH）的联合处理具有最佳的自清洁效果,可有效去除GaAs表面的天然氧化物,显著改善界面质量,提升电学性能。TMA和TDMAH联合处理的GaAs/1-nm-Al2O3/2.8-nm-HfO2/Pt样品,电容等效厚度（capacitance equivalent thickness, CET）为1.5 nm。此外,还深入比较了A1N和A1203界面钝化层对HfO2/GaAs界面热稳定性的影响,证实NH3等离子体也具有很好的自清洁效应,且AlN沉积过程有效地去除了GaAs表面的天然氧化物,AIN/GaAs界面具有优异的热稳定性,500 ℃C后退火处理后,获得最佳的电学性能,界面态密度仅为2.11×1011 eV-1cm-2。2.利用等离子体增强ALD （plasma-enhanced ALD, PEALD）中的原位NH3等离子体对Ge表面进行预处理,Ge表面的GeOx转变为GeOxNy钝化层,可有效改进HfO2/Ge的界面质量。NH3等离子体处理过的Pt/3-nm-HfO2/Ge样品,获得了CET仅为0.96 nm、漏电流密度为1.12 mA/cm2（+1V）的优异电学性能。因此,采用原位的NH3等离子体预处理是获得高质量Ge基金属-氧化物-半导体（metal-oxide-semiconductor, MOS）器件的一个有效途径。另外,通过在Hf02与Ge之间引入原位PEALD沉积的Si02钝化层,有效阻挡了后退火过程中Ge向栅介质层的扩散,性能优于金属有机化学气相沉积（metalogranic CVD, MOCVD）制备的Si02作为钝化层的MOS器件。3.研究了石墨烯表面预处理对ALD沉积氧化铝栅介质薄膜的影响。通过将石墨烯在水中浸泡,实现了ALD在其表面非常均匀且平整的氧化铝沉积,且没有引入任何缺陷。利用铜箔（或铝箔）作为牺牲模板,成功获得了可转移的ALD氧化铝薄膜,发展了一种大面积CVD石墨烯顶栅FETs阵列的制备方法。研究表明,转移的ALD氧化铝薄膜具有较高的质量,能够作为石墨烯的栅介质层用于顶栅FET的制备,栅源漏电流仅为75 pA/μm2,所加顶栅压可有效调控石墨烯FETs中的源漏电流,在Vds为0.5 V时获得最大电流为0.85开关比约为5.7,迁移率为77.7cm2·V-1·s-1。利用二甲乙氨基铪（TEMAH）和H2S作为前驱体,采用ALD方法制备了大面积非晶HfS2薄膜,其生长符合自限制生长机制。且ALD原位沉积的A1203保护层,可有效提高HfS2在空气中的稳定性。二、ALD/MLD沉积新型薄膜材料及其在储能领域的应用1.利用MLD沉积了新型钛基-富马酸无机-有机杂化薄膜,其生长与沉积温度有着很强的依赖关系：沉积温度由180℃上升至30℃时,生长速度明显减小,薄膜的组成C:O:Ti比由8.35：7.49：1.00变化到4.66：4.80：1.00,结构则由低温200 ℃C的桥连方式转变为较高温250 ℃C和300℃下的桥连／双齿连接的混合态；沉积温度350 ℃C,薄膜的成分与结构发生剧烈的变化,C、O的含量大幅减小,仅为1.97：2.76：1.00（C:O:Ti）,与富马酸高温分解产生水导致薄膜中O-Ti键含量增加密切相关。表征了钛基-富马酸杂化薄膜的溶剂稳定性、空气稳定性和热稳定性。探索了钛基-富马酸杂化薄膜在电荷俘获型存储器中作为电荷存储层的应用。钛基-富马酸杂化薄膜对空穴显示出了优异存储能力,归因于杂化薄膜中存在的大π键。±14 V的扫描电压下获得了高达8.01 V的存储窗口,与ALD制备的金属Pt、Ir纳米晶存储器相当。2.研究了基于钛基-富马酸杂化薄膜的多孔Ti02纳米结构在超级电容器、锂离子电池领域的应用。作为超级电容器电极时,极少量的活性材料（约0.067mg/cm2）在充放电电流为1.25 mA/cm2下就能获得270.2 mF/cm2的高容量,归因于MLD衍生的多孔纳米结构孔隙在1 nm以下,具有较大的比表面积,电化学性能远远优于ALD沉积的Ti02薄膜,面积比容量约是其236倍,且具有优异的倍率性能,充放电电流提高至10 mA/cm2时,仍具有176.9 mF/cm2的容量。多孔二氧化钛作为锂离子电池的负极同样表现出优异的性能,在130μA/cm2的高充放电流下,具有30.4 μAh/cm2的面积比容量,库伦效率高达99%。3.ALD技术制备了一种新型的锂离子固态电解质LixAlyS,50 nm LixAlyS （Li/Al循环比1：1）薄膜在室温下具有较高的锂离子电导率（2.5×10-7S/cm）,高于绝大多数ALD制备的固态电解质薄膜。使用LixAlyS固态电解质薄膜作为非原位的SEI薄膜来保护金属锂负极,不仅能够稳定电解液中的金属锂,抑制金属锂与电解液的反应,使得界面层阻抗降低5倍,还能阻止金属锂枝晶的形成,大大提高电池的循环稳定性与安全性,Li-Cu电池寿命提高近一倍。4.深入研究了悬浮ALD氧化物薄膜对金属锂负极的保护性能。ALD沉积氧化物薄膜结合化学腐蚀工艺,成功制备了悬浮ALD氧化物薄膜保护的铜箔电极。实验表明,在金属锂的沉积过程中,锂离子穿过悬浮氧化物薄膜在铜表面沉积,而悬浮的氧化物薄膜能够上下移动,始终在金属锂的表面,对其起到保护作用,抑制了金属锂枝晶的生长。悬浮保护层提高Li-Cu电池近10%的库伦效率,150循环内库伦效率没有任何衰减。而直接在铜箔电极上沉积的ALD保护层却反而恶化了电池性能,主要是其与衬底之间为强化学键力连接,无法上下移动以适应锂金属巨大的体积变化。尽管LixAlyS非原位SEI膜和悬浮ALD氧化物机械保护层均能有效抑制金属锂枝晶的生长,相比较而言,SEI膜的机械强度不如氧化物薄膜,悬浮ALD氧化物机械保护层更具优势。三、ALD制备纳米复合结构基底及其表面增强拉曼散射效应研究1. 系统研究了间隙可控的Au纳米颗粒（nanoparticles, NPs）/纳米间隙/Au NPs结构的制备与SERS效应之间的关系。利用磁控溅射和退火的方法制备金纳米颗粒,使用ALD技术在两层金纳米颗粒之间引入超薄氧化铝牺牲层,化学腐蚀去除部分氧化铝得到Au NPs/纳米间隙/Au NPs结构,间隙的大小可由ALD沉积的氧化铝厚度进行调控。研究表明,Au NPs/纳米间隙/Au NPs结构对亚甲基蓝分子的SERS效应大大增强,纳米间隙越小,亚甲基蓝分子的拉曼信号越强,2nm间隙获得的拉曼信号相比于腐蚀前增强了近14倍。使用有限时域差分法（finite-difference time-domain, FDTD）方法对腐蚀前后两种结构中的电磁场分布进行了理论模拟,计算表明,Au NPs/纳米间隙/Au NPs结构中较强的电磁场主要分布于纳米颗粒间隙之中,且金属纳米间隙越小,间隙中的电磁场越强,2 nm间隙的电磁场增强近10倍,与实验测量结果相当吻合。2.探索在三维ZnO纳米线（nanowires, NWs）上沉积金属Ir纳米颗粒作为SERS基底。实验表明,少量Ir金属纳米颗粒的沉积具有一定的SERS效果,但是随着沉积Ir量的增多,衬底对可见光的吸收能力急剧增强,200循环的IrNPs/ZnO NWs复合结构对波长为633 nm的光达到了99%以上的吸收,产生的热效应使得亚甲基蓝探测分子分解,造成了拉曼信号的衰减。虽然此结构没有获得理想的SERS效果,但是其对于可见光近乎100%的吸收,在光催化、海水淡化等领域有着广阔的应用前景。
王永特[6]（2019）在《La基高k介质材料的阻变特性研究》文中指出半导体技术在经历了几十年的快速发展后,一些技术瓶颈正在逐一显现。为了应对这些问题,新材料、新结构、新器件等创新方法被不断提出与研究,从而促进了半导体技术的持续不断地发展。如今,传统的非易失性存储器（Flash等）正面临着其本征极限的限制,无法继续适应未来的半导体存储的需要。于是,一种具有结构简单、微缩性好、读/写速度快、耐受高、数据保持时间长、多值存储、CMOS工艺兼容等诸多优点的新型存储器-阻变存储器（RRAM）受到了人们的广泛关注。而传统的高k栅介质材料（如ZrO2、HfO2等）因制备方法成熟、各类组份与杂质精确可控、性能稳定、与CMOS工艺兼容性好等突出特点,成为了阻变存储研究领域中最常见的一类介质材料体系。在众多高k介质中,镧基高k介质是一种性能优异的新颖高k介质材料,在栅介质应用领域备受关注。然而,该镧基高k介质在阻变存储特性方面的研究仍比较稀缺。本文将对镧基高k介质材料的阻变特性进行研究,研究内容与成果如下:1.论文对氧空位导电细丝型镧基阻变存储器:Ti/LaAlO3/Pt进行了制备与电学分析,并着重对I-V特性曲线、循环特性、数据保持能力、不同电学参数的影响、导电机制、阻变机理等进行了研究工作。研究发现,Ti/LaAlO3/Pt阻变器件具有不错的耐擦写能力（>102）、良好的保持特性（>104s）、合适的开关比（102）、极小的散布特性（<0.25V）,是一种以空间电荷限制电流传导机制（SCLC）为主要导电机制的氧空位导电细丝型阻变存储器。2.论文对金属导电细丝型镧基阻变存储器:Cu/LaAlO3/Pt进行了制备,并着重对其电学特性与阻变机理,如I-V特性曲线、循环特性、散布特性、导电机制、阻变机理等方面进行了研究。结果表明,Cu/LaAlO3/Pt阻变器件是一种典型的金属导电细丝型阻变存储器,其阻值变化现象可归因于介质薄膜内的Cu纳米导电细丝的形成与断裂。与Ti/LaAlO3/Pt阻变器件相比,Cu/LaAlO3/Pt阻变器件具有更大的开关比(ON/OFFmax>106),但它的稳定性略差,较大的电压和电阻散布现象影响了器件的实际有效开关比（ON/OFF102）。3.为了对镧基阻变器件有更全面的了解,本文又分别研究了叠层结构、退火处理、不同底电极对镧基阻变器件阻变特性的影响。研究结果表明,采用La2O3和Al2O3交替生长的镧基阻变器件的开关特性优于使用相同组份比的Al2O3/La2O3叠层结构;退火处理对空穴导电细丝型镧基阻变存储器有害,但对金属导电细丝型镧基阻变存储器的影响有限;使用重掺杂Si作为底电极的镧基高k材料也表现出阻变现象,说明金属/镧基介质/N+Si结构是可作为阻变器件来应用的,但其阻变性能却不是十分稳定,仍有待继续深入的研究。4.论文希望能够通过掺杂技术来改善金属导电细丝型Cu/LaAlO3/Pt阻变存储器存在的稳定性差、参数散布严重等问题,制备并研究了具有Cu纳米晶掺杂的Cu/LaAlO3:Cu-NCs/Pt器件。分析结果表明,纳米晶掺杂后样品的成品率、有效开关比窗口、电压与电阻散布、一致性等特性均得到了改善。对掺杂后的镧基阻变器件进行深入地研究后发现,基于Cu/镧基高k介质薄膜/Pt结构的阻变器件是无极性的。又通过分析其阻变机理与机制后发现,其Cu金属导电细丝的形成与断裂位置主要位于阴极处,且主要受SCLC导电机制与焦耳热效应的控制。
高嘉成[7]（2020）在《基于原子层沉积O3-Al2O3 Flash存储器的研究》文中进行了进一步梳理随着信息技术的不断发展,智能终端数目爆炸式增长,这一过程中存储产业起到了不可忽视的作用。为实现设备轻量化,提升设备运行速率,同时与高速率的传输网络对接,对数据存储产品有了更高的要求,而半导体存储器的发展有力的推动了这些目标的实现。半导体存储器具有重量轻、存储速度快、存储密度高等优点,在当前存储体系中占据了重要的地位。其中Flash存储器是当前应用广泛的存储器类型,其基本存储单元一般分为浮栅型和电荷俘获型（Charge trapping memory,CTM）。在平面结构的存储器转向于3D结构时,结构相对简单的电荷俘获技术成为主要技术方向。电荷俘获型器件的发展过程中,高相对介电常数材料（高κ材料）被引入存储器,甚至趋向于实现全高κ材料堆叠的存储单元,其中A1203高κ材料具有自己独特的优势,普遍应用于存储器件。本文围绕A1203材料制备展开,使用原子层沉积（Atomic layer deposition,ALD）技术,以O3代替H2O作为氧源来制备氧化铝（03-Al203）,分析薄膜性质并尝试在CTM中实现应用。本文实验主要分为以下几个内容:1.衬底表面自然氧化层影响:衬底表面自然氧化层（Native oxide layer,NOL）影响薄膜沉积初期前驱体的吸附,进而影响整个薄膜的质量。实验中使用不同方式对衬底进行清洗并对生长的薄膜进行还原性气体退火（Forming Gas Anneal,FGA）处理,得到 RCA+HF、RCA+HF+FGA、Decon、Decon+FGA 四种不同清洗条件下生长的薄膜,以其为介质层制备金属-氧化物-半导体（Metal-Oxide-Semiconductor Capacitance,MOS）器件,测试不同条件下的器件参数。实验中由于衬底表面不同化学状态对薄膜生长的促进或抑制作用,不同衬底上生长的O3-A1203薄膜在FGA处理后有不同的变化。结果表明衬底表面的NOL可提供反应的活性位点,有助于沉积高质量的O3-Al2O3薄膜。2.03 dose时间影响:03 dose时间影响反应的进源量,实验中在含NOL的衬底上制备O3-Al2O3薄膜,03 dose时间按一定梯度设置。以03-Al203薄膜为介质层制备MOS和IGZO-TFT器件。测试发现,随着O3 dose时间增加,03-Al2O3薄膜的介电常数先增大后减小。同时对应IGZO-TFT的迁移率存在相同的变化趋势,其最大值在5 s O3 dose时间处,这是由于ALD反应特点决定的。3.生长温度影响:生长温度直接影响化学反应速率、化学平衡的移动以及薄膜表面的吸附和解吸附。实验中在不同温度下生长O3-Al203薄膜,进行XPS以及AFM表征,并以此制备MOS和IGZO-TFT器件。测试发现,随着生长温度升高薄膜粗糙度得到改善,碳杂质减少,且高温下Al 2p和O Is更接近标准峰。350℃条件制备MOS器件基本不存在滞回,而低于此温度的MOS器件均存在滞回。IGZO-TFT器件随扫描次数增加,传输曲线一直存在漂移。进一步做bias stress测试,MOS器件平带电压漂移存在差异,IGZO-TFT器件漂移趋势基本一致,350℃条件下衬底表面生成较厚氧化硅。随着温度从150℃上升到250℃,边界陷阱密度从2.1 X 1012 cm-2下降到1.6× 1012cm-2。因此,高温改善了成膜质量,在150℃条件下其陷阱密度较大。4.O3-Al2O3在电荷俘获存储器中应用:实验证明O3-Al2O3薄膜具有较多电子陷阱,可运用于CTM中的电荷俘获层。结合XPS价带谱分析,选取150℃为电荷俘获层生长温度,在此基础上制备电荷俘获型存储器。经测试,存储单元在±15V的电压下可以得到11.8V存储窗口,推演至10年,该器件仍然保持44.8%的存储窗口。
陈超[8]（2013）在《新型阻变存储器材料及其电阻转变机理研究》文中研究指明阻变存储器是下一代存储器的有力竞争者之一，是一种同时具备高速和高密度存储潜力的非易失性存储器。寻找适合于阻变存储器的介质材料，完善电阻转变的物理机制，并制备性能优异的阻变存储器一直是半导体工业界和科学界关注的热点之一。本文采用磁控溅射技术沉积了AlN、Ta2O5和ZnO薄膜，并制备了阳离子迁移型和阴离子迁移型两类阻变存储器器件，系统研究了存储介质厚度、器件尺寸、上电极材料、限流值、工作温度等因素对阻变存储器性能的影响，并结合对存储介质薄膜及其与电极界面的显微结构和化学状态的分析，重点澄清各项工艺参数对不同类型阻变存储器的电阻转变行为的影响，以期获得高性能的阻变存储器器件。研究结果表明，AlN薄膜是一种性能优良的阻变存储器介质材料，基于Ag或Cu离子迁移的（Ag，Cu）/AlN/Pt双极性阻变器件的电阻转变陡峭，高低阻态之间的窗口值超过103，数据保持时间超过106s。器件高低阻态的温度特性证明了其电阻转变基于Ag/Cu金属导电细丝的形成和断开。通过在AlN薄膜中引入弥散分布的Cu原子获得了Pt/AlN:Cu/Pt单极性阻变存储器，该器件响应速度高，能够在100ns的短脉冲激励下完成擦写操作。而通过串联反接两个双极性AlN阻变器件还成功构造了相应的互补型阻变存储器，从而获得了基于AlN薄膜的双极性、单极性和互补型阻变存储器，将阻变存储器的选材范围扩展到了氮化物体系。基于Ta2O5薄膜的阻变存储器中氧离子的迁移对于电阻转变有重要作用，实验利用X射线光电子能谱表征了W/Ta2O5/Pt器件分别处于高阻态和低阻态时W/Ta2O5界面与Ta2O5/Pt界面处Ta的化学价态的变化，表明了在正负电场作用下氧离子的迁移运动是器件发生电阻转变的微观机理。通过电极优化工程，研究了不同化学活性的上电极材料对Ta2O5基阻变存储器性能的影响，结果表明与Ta化学活性相近的Al，Ti，W等金属做上电极时，器件的阈值电压和高低电阻态的分布表现出较小的分散性，是Ta2O5基阻变存储器上电极的最佳选择。在优化电极后的Ta2O5基阻变存储器中成功观察到了量子导电现象，证明了量子导电行为不依赖于导电细丝的种类，是原子级别导电细丝的一种本征现象。实验还获得了具有自整流效应的Al/ZnO/Si阻变存储器，验证了电场作用下氧离子的迁移运动导致Al/ZnO界面处AlOx的变化是器件发生电阻转变的物理机制。该器件0.5V时的存储窗口值达到103，低阻态时在±0.5V的整流比超过102。
徐何军[9]（2020）在《先进材料与器件界面特性的原位研究》文中研究表明随着特征尺寸的缩小,新兴先进材料及其构成的器件,在性能、稳定性等诸多方面受到界面的影响越来越显著。当界面在材料和器件中占据主导地位时,界面即是器件。因此,通过直接的原位表征在宏观和微观尺度下研究界面特性对先进材料的性质和先进器件性能的影响至关重要。本文以界面为核心研究问题,以高分辨拉曼光谱、原子级分辨率的透射电子显微镜等原位表征方法为依托,按照由材料、单一界面到多界面的界面复杂度依次上升的研究路线,分别对二维材料界面、二维材料/金属界面、金属/介质层/金属界面展开材料界面缺陷对二维材料的性质影响、单一界面对先进器件的性能影响以及多界面对具有金属/介质层/金属结构的阻变存储器的阻变性能影响等研究。本文的主要研究内容与结果如下:1.二维材料界面对二维材料性质影响的原位研究,特以二硫化钨为例。缺陷通过改变二硫化钨（WS2）的能带结构,继而影响材料的光致发光（PL）特性。单层六边形WS2的PL图谱中存在强度分布不均匀的现象。利用低倍透射电子显微技术（TEM）和扫描透射电子显微技术（STEM）实现在原子尺度下原位表征二硫化钨界面,并结合对STEM图中原子的衬度分析,发现硫替代钨的替位点缺陷的不均匀分布是导致上述现象的原因。从原子尺度揭示了先进材料发光特性与点缺陷之间的相关性。2.二维材料/金属单一界面对二维材料器件电学性能影响的原位研究,特以石墨烯与金属的接触界面为例。石墨烯/金属界面是一种典型的二维材料与三维材料的接触界面。由于石墨烯的厚度仅数个纳米,石墨烯/金属界面就决定了石墨烯和金属构成的先进器件的器件电阻,从而决定了先进器件的电学性能。一般而言,根据金属在石墨烯/金属界面与石墨烯的界面相互作用,通常将金属分为物理吸附和化学吸附两种类型。通过原位电学及拉曼光谱对石墨烯/金属界面的表征,确认化学吸附金属与石墨烯形成化学接触界面可有效降低石墨烯/金属界面接触电阻,并改变石墨烯的声子振动模式和其拉曼特征峰。因此,采用高分辨率拉曼光谱可原位地快速区分石墨烯/金属界面的接触类型,为降低二维材料接触电阻,提高器件性能提供新思路。3.金属/介质层/金属多界面对阻变存储器（RRAM）阻变性能影响的原位研究,特以传统阻变存储器W/HfO2/Al2O3/Al和基于有机金属卤化物钙钛矿的新型阻变存储器Ag/CH3NH3PbI3/W等先进器件为例。导电细丝的形成或破灭发生在金属/介质层/金属界面。因此,金属/介质层/金属界面对RRAM的阻变特性有深刻的影响。（1）利用原位电学透射电子显微镜动态观察了W/HfO2/Al2O3/Al界面在电场作用下的阻变过程。当在Al电极端施加正电压时,Al原子通过电化学迁移作用向W电极方向迁移;而当施加负电压时,Al原子也会通过电迁移作用向W电极方向迁移。然而非晶态、不平整的W/HfO2/Al2O3界面无法阻挡Al原子的迁移。最终导致器件的不可逆阻变。由此,我们认为通过热退火工艺有助于提高界面的结晶性及其稳定性,从而有效提高先进器件的可靠性。（2）通过原位电学透射电子显微镜研究Ag/CH3NH3PbI3/W的阻变过程,揭示了Ag离子和I离子迁移的阻变机制。该发现有助于理解基于有机金属卤化物钙钛矿纳米线的先进器件的阻变机制,为未来先进器件的应用提供科学依据。通过透射电子显微镜和拉曼光谱等原位表征方法研究先进材料与器件的界面特性,揭示界面对先进材料性质、器件性能的影响规律,为今后调节先进材料性质及器件性能提供新思路。
刘晓杰[10]（2014）在《金属纳米晶电荷俘获型存储单元的制备及其存储效应的研究》文中进行了进一步梳理浮栅型存储器是非易失性存储器市场上的主流产品。随着微电子集成度不断提高,半导体器件特征尺寸日益小型化。当技术节点进入22nm代以后,浮栅型存储技术将趋近其物理极限。寻找一种新型的与半导体工艺兼容的非易失性存储器,成为当今存储器领域研究的热点。电荷俘获型存储器具有同半导体工艺相兼容、操作电压低、功耗低和抗疲劳性能好等优良特性,是一种极具应用前景的新型非易失性存储器,而其中的金属纳米晶存储器由于具有超高的存储密度、选择功函数范围宽、无多维载流子限制效应等一系列独特的优点,受到业界广泛地关注。金属纳米晶存储器基本结构单元为：半导体衬底隧穿层金属纳米晶存储层阻挡层＼栅电极。目前,金属纳米晶存储层的主要制备方法是高温热退火,存在着可控性和重复性差等缺点。探索分布均一、制备工艺可靠的纳米晶沉积技术,仍是亟待解决的问题。另外,纳米晶存储器中隧穿层和阻挡层材料的选择和高质量制备也很重要。原子层沉积（Atomic layer deposition, ALD）技术是基于前驱体在衬底表面发生化学吸附反应的一种新型薄膜沉积技术,其自限制性与自饱和性保证了沉积的大面积均匀性和三维贴合性（Conformality）。近些年,ALD在微电子、纳米技术等领域展现出巨大的优势和广阔的应用前号。因此,本论文主要采用与微电子工艺兼容的ALD技术作为金属纳米晶存储单元的制备手段,利用自组装和ALD技术分别制备了FePt纳米晶、Pt纳米晶和Ir纳米晶存储层,利用ALD沉积了高介电（高k）薄膜Al2O3、HfO2作为隧穿层和阻挡层,制备了FePt、Pt和Ir三种金属纳米晶存储单元,系统研究了工艺条件对纳米晶的形成、排列、面密度和结构的影响,并深入表征了相关存储单元的存储效应,研究了ALD沉积高k隧穿层乖阻挡层对纳米晶存储单元性能的影响。另外,本文还利用第一性原理计算了Gd掺杂对立方相HfO2介电性能和能带特性的影响,探索了含Gd的高k材料作为存储层在缺陷型电荷俘获型存储器中的应用。主要进展如下：1.重点研究了FePt纳米晶旋涂法和浸渍涂覆法的自组装工艺,并通过FePt纳米晶自组装与ALD技术相结合的途径制备了单层FePt纳米晶存储单元,对内嵌有FePt纳米晶的A1203介质MOS电容器的结构和存储性能进行了深入表征。H终止的Si表面旋涂法自组装可获得单层FePt纳米晶（Nanocrystals, NCs）,制得的SiFePt NCsAl2O3复合薄膜,经热退火处理无法获得高质量的隧穿层,存储性能较差,此工艺不适用于FePt纳米晶存储单元的制备。在ALD Al2O3表面浸渍涂覆法自组装可获得单层有序排列FePt NCs,形成晶胞参数为8nm的二维六方结构,面密度为1.8×1012/cm2。在500℃氧气氛中快速热退火5分钟,分立的FePt纳米晶形成了Fe0.75Pt@Fe2O3核壳结构,核是面心立方的Fe0.75Pt纳米晶,壳是非晶的Fe2O3,核壳结构明显提高了SiAl2O3FePt NCsAl2O3Pt存储单元的存储能力,在±8v的扫描电压下存储窗口由退火前的4.1V增加到8.1V。 FePt纳米晶存储单元展示出优异的抗疲劳特性,然而其保持特性尚不理想,与500℃退火后尽管FePt纳米晶仍是分立的但排列有序性降低相关,制备工艺有待进一步改进。2.系统研究了ALD沉积中前驱体温度和反应循环数对Pt纳米晶成核、尺寸、面密度的影响。Pt源温为70℃,有利于调控Pt纳米晶的尺寸和面密度。研究了Pt纳米晶在Al2O3薄膜表面的形成过程,符合成核孕育模型,成核孕育期为30～40循环；接着,成核与生长并存,纳米晶尺寸与面密度同时增大；之后,纳米晶之间出现连接团聚,并逐渐占据主导,面密度开始减小。获得大面积面心立方结构Pt单层纳米晶的最佳生长工艺：70循环时,平均粒径3.9nm,面密度达最大值,为1.0×1012/cm2。制备了SiAl2O3Pt NCsAl2O3Pt和SiAl2O3Pt NCsHfO2Pt两种结构的Pt纳米晶存储单元。研究表明选择合适的隧穿层和阻挡层的厚度才能获得较好的存储性能。通过对隧穿层和阻挡层材料和厚度的调控,将A1203阻挡层替换为介电常数较大的HfO2,可以改变隧穿层和阻挡层上电压降的分配,获得的Pt纳米晶存储单元具有较大的存储窗口和较好的数据保持能力。在±12V的扫描电压下存储窗口达6.6V,保持特性曲线显示经过1×105s后,电荷仅损失了27%。分析能带关系可知,HfO2作为阻挡层可以增大隧穿层上的电压降,在10V栅电压下写入机制是Fowler-Nordheim隧穿,而Al2O3作为阻挡层的存储单元的写入机制是直接隧穿。通过选择合适的阻挡层材料,可以有效改变编程/擦除时的隧穿机制,从而优化MOS电容器的存储性能。3.衬底表面及其预处理对ALD沉积Ir纳米晶的形成过程有很大影响。H终止的si表面因缺少活性基团无法沉积Ir。不同的表面预处理使得ALD-Al2O3表面具有不同的活性基团种类和数量,影响Ir纳米晶的成核。非原位沉积中,ALD-Al2O3表面在空气中钝化,OH基团较少,难以成核生长；原位沉积中,无论是TMA还是水脉冲预处理,表面活性基团较多,易于成核生长。且吸附Al（CH3）2基团的表面比吸附OH基团的表面反应活性高,因而面密度更高。ALD-Al2O3表面原位沉积Ir纳米晶的过程与Pt纳米晶相似,40～50循环的成核孕育期；50-90循环间,Ir纳米晶成核与生长占主导地位,面密度和颗粒大小都会增加；100循环以上,Ir纳米晶之间的连接团聚占优势,Ir纳米晶密度减小,尺寸迅速增大。循环数为90时,面密度达最大值,为0.6×1012/cm2,此时Ir NCs平均尺寸为4.9nm。组成与结构分析表明,生长的纳米晶是面心立方结构的纯Ir。对比研究了ALD制备的Ir纳米晶和Pt纳米晶存储单元的存储性能。SiAl2O3Ir NCsHfO2Pt存储单元具有较大的存储窗口和较好的保持特性。在±10V的扫描电压下存储窗口达到4.2v,保持特性曲线经过1×105s后损失32%的电荷。相似结构的Pt纳米晶存储单元表现出相对更好的存储性能：较高的纳米晶面密度和较好的数据保持能力,归因于在Al2O3表面,Pt源比Ir源更易于ALD成核生长,而且Pt纳米晶在相似的存储单元结构中形成的势阱更深。4.第一性原理计算表明：将Gd掺杂到Hf02薄膜中形成[（GdHf）2Vo]0复合缺陷,一个复合缺陷中的O空位附近形成了4个7配位的Hf。复合缺陷的存在能够稳定立方相Hf02,进而提高Hf02的介电常数,也抑制了立方相Hf02中O空位的形成。从理论上证实了Hf5d和Gd5d的反键态电子是通过桥O原子发生d-d耦合的,从而Gd掺杂导致禁带宽度增加。利用ALD技术制备了不同Gd掺杂量的Hf02薄膜,随着Gd含量增加,带隙增大、导带偏移先增大后减小、价带偏移先减小后增大；积累态电容在Gd掺杂量为11.6%时,出现极值。然而其介电常数为13.3,仍然小于Hf02薄膜的介电常数,原因在于Gd[N（SiMe3）2]3前驱体用于ALD生长,会在Gd203薄膜中引入较多的Si残留。将ALD沉积的富含缺陷Gd-Si-O薄膜作为电荷存储层应用于SiAl2O3Gd-Si-OAl2O3Pt电荷俘获型存储单元,其在±8V的扫描电压下存储窗口为2.46V,存储效应可能来源于Gd-Si-O薄膜中的氧空位,02气氛中600℃快速热退火会明显减少氧空位,从而失去存储能力。另外Gd-Si-O薄膜俘获空穴的能力明显大于其俘获电子的能力,存储单元编程状态的保持能力明显优于其擦除状态的保持能力,与编程状态下俘获电子的数量小于在擦除状态下失去电子的数量相关。总之,本论文探索了ALD技术在电荷俘获型存储器,特别是高密度金属纳米晶存储器制备中的应用,深入表征了其存储性能,为未来新型电荷俘获型存储器的实用化奠定了基础。
二、大面积集成技术在金屬——氧化物——半导体存儲器中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大面积集成技术在金屬——氧化物——半导体存儲器中的应用（论文提纲范文）
（1）单组份有机电荷俘获分子的设计、合成及高性能有机场效应晶体管存储器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 有机电子学概述 |
| 1.1.2 有机信息存储技术 |
| 1.1.3 有机信息存储材料 |
| 1.2 有机场效应晶体管存储器 |
| 1.2.1 有机场效应晶体管存储器的分类 |
| 1.2.2 基于电荷俘获机制的有机场效应晶体管存储器及其工作原理 |
| 1.2.3 有机场效应晶体管存储器的特征曲线和评价参数 |
| 1.3 有机场效应晶体管存储器的研究进展 |
| 1.4 有机场效应晶体管存储器的挑战 |
| 1.5 基于小分子存储介质的有机场效应晶体管存储器 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 小分子浮栅材料 |
| 1.5.3 自组装小分子电荷存储层 |
| 1.5.4 单组份小分子电荷存储材料 |
| 1.5.5 分子设计 |
| 1.6 本论文的研究思路 |
| 第二章 位阻型给受体小分子的设计合成及OFET存储器研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 主要试剂和药品 |
| 2.2.2 综合测试与表征 |
| 2.2.3 材料合成 |
| 2.2.4 有机场效应晶体管存储器制备与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 位阻型TPA(PDAF)_n(n=1,2,3)的合成与结构表征 |
| 2.3.2 TPA(PDAF)_n(n=1,2,3)的热稳定性 |
| 2.3.3 TPA(PDAF)_n(n=1,2,3)的光谱性质 |
| 2.3.4 TPA(PDAF)_n(n=1,2,3)的电化学性质 |
| 2.3.5 理论计算 |
| 2.3.6 基于单组份小分子TPA(PDAF)_n(n=1,2,3)的 OFET存储器 |
| 2.3.7 单组份小分子的存储窗口性能分析 |
| 2.3.8 高密度电荷存储分析 |
| 2.3.9 电荷存储机制分析 |
| 2.3.10 电荷存储稳定性分析 |
| 2.3.11 基于TPA(PDAF)_n(n=1,2,3)器件的性能优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 芴基纳米格驻极体的设计合成及其性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 主要试剂和药品 |
| 3.2.2 综合测试与表征 |
| 3.2.3 合成实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 合成与结构表征 |
| 3.3.2 热稳定性 |
| 3.3.3 光物理性质 |
| 3.3.4 形貌稳定性 |
| 3.3.5 电化学性质 |
| 3.3.6 理论计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于纳米格的大容量、快速和超高稳定性的非易失性OFET存储器研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料与器件制备 |
| 4.2.2 表征与测试方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CTE的薄膜形貌与浸润性的影响 |
| 4.3.2 器件结构和能级结构 |
| 4.3.3 OFET存储器的转移和输出特性 |
| 4.3.4 双极性电荷存储分析 |
| 4.3.5 高密度电荷存储分析 |
| 4.3.6 多阶存储 |
| 4.3.7 快速存储 |
| 4.3.8 超稳定性数据存储 |
| 4.3.9 基于Grid的存储器的耐受性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于Grid存储器的机制分析及柔性和热稳定性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 材料与器件制备 |
| 5.2.2 表征与测试方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 电容和介电常数的影响 |
| 5.3.2 电荷俘获的动态可视化研究 |
| 5.3.3 前线分子轨道与静电势 |
| 5.3.4 电离势、电子亲和势及偶极矩 |
| 5.3.5 分子的内聚能密度 |
| 5.3.6 电荷存储机制分析 |
| 5.3.7 基于Grid的柔性OFET存储器 |
| 5.3.8 基于Grid存储器的热稳定性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 D-A型纳米格的光电特性及其在光敏OFET存储器和人工突触中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 主要试剂和药品 |
| 6.2.2 综合测试与表征 |
| 6.2.3 D-A型纳米格的合成 |
| 6.2.4 基于D-A型纳米格的OFET存储器制备 |
| 6.2.5 基于D-A型纳米格的人工突触制备 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 D-A型纳米格的核磁解析 |
| 6.3.2 D-A型纳米格的热分析 |
| 6.3.3 D-A型纳米格的光谱分析 |
| 6.3.4 D-A型纳米格的电化学性质 |
| 6.3.5 D-A型纳米格的理论计算 |
| 6.3.6 基于D-A型纳米格的光敏OFET存储器 |
| 6.3.7 OFET的转移和输出特性 |
| 6.3.8 D-A型纳米格的存储性能研究 |
| 6.3.9 光响应机制研究 |
| 6.3.10 电写入-光擦除循环耐受性 |
| 6.3.11 光敏存储器的维持时间 |
| 6.3.12 基于D-A型纳米格的人工突触 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 挑战与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 补充数据 |
| 附录2 攻读博士学位期间撰写的论文 |
| 附录3 攻读博士学位期间申请的专利 |
| 附录4 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（2）电子信息材料（论文提纲范文）
| 1 前言 |
| 2 今天的电子信息材料 |
| 2.1 微电子材料 |
| 2.1.1 微电子产业的发展 |
| 2.1.2 单晶硅材料的发展 |
| 2.1.3 绝缘体上硅(Silicon-on-insulator,SOI)的发展现状 |
| 2.1.4 应变硅的兴起 |
| 2.2 存储器材料 |
| 2.2.1 存储技术的发展 |
| 2.2.2 存储架构变革 |
| 2.2.3存储技术关键材料 |
| 2.3 信息材料与技术 |
| 2.3.1 传感器材料 |
| 2.3.2 可见光通信 |
| 2.3.3 激光技术 |
| 2.3.3.1 激光显示技术 |
| 2.3.3.2激光加工技术 |
| 2.3.3.3 激光探测技术 |
| 2.3.4 柔性印刷电子材料 |
| 3 面向2049 的电子信息材料 |
| 3.1 微纳电子产业及材料的发展趋势 |
| 3.1.1 基础材料—单晶硅 |
| 3.1.2 逻辑电路的主体材料 |
| 3.1.3 硅基光电集成 |
| 3.1.4 超越CMOS时代的材料 |
| 3.2 新存储技术与新型存储器材料 |
| 3.2.1 类脑存储与新存储技术 |
| 3.2.2 嵌入式存储技术 |
| 3.2.3 新型存储器材料 |
| 3.3 信息材料的发展方向 |
| 3.3.1 多功能及智能化的传感器材料 |
| 3.3.2 可见光通信在未来发展中的关键技术 |
| 3.3.2.1 发射、接收带宽拓展技术及其集成 |
| 3.3.2.2 编码与调制 |
| 3.3.2.3 应用软件 |
| 3.3.3 激光技术的多元化、广泛化应用 |
| 3.3.3.1 显示方面 |
| 3.3.3.2 材料加工方面 |
| 3.3.3.3 激光探测方面 |
| 3.4 柔性印刷电子材料快速发展 |
| 4 未来的电子信息材料与人类生活 |
| 4.1电子信息材料与技术改变人类生活 |
| 4.2 未来场景 |
| 5 电子信息材料产业发展的若干建议 |
| 5.1 微电子材料方面 |
| 5.2 存储技术与材料方面 |
| 5.3 传感技术与未来物联网的发展方面 |
| 5.4 可见光通信方面 |
| 5.5 激光技术发展方面 |
| 5.6 柔性印刷电子材料方面 |
（3）有机场效应晶体管存储器核心体系优化与存储性能提升研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 有机电子学与存储技术简介 |
| 1.1.1 有机电子学发展概述 |
| 1.1.2 存储技术简介 |
| 1.2 有机场效应晶体管 |
| 1.2.1 OFET的类型 |
| 1.2.2 OFET的器件结构和工作原理 |
| 1.2.3 OFET的特性曲线和性能参数 |
| 1.3 有机场效应晶体管存储器 |
| 1.3.1 OFET存储器的类型和工作机理 |
| 1.3.2 OFET存储器的特性曲线和性能参数 |
| 1.3.3 OFET存储器的研究现状及存在的主要问题 |
| 1.4 本论文的主要内容及各章节安排 |
| 第2章 基于复合栅介质层提升极化型有机场效应晶体管非易失性存储器保持时间研究 |
| 2.1 研究意义 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料与器件制备 |
| 2.2.2 表征与测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 NPx单层栅介质的OFET存储器 |
| 2.3.2 CL-PVP/NPx双层栅介质的OFET存储器 |
| 2.3.3 NPx/PMMA双层栅介质的OFET存储器 |
| 2.3.4 CL-PVP/NPx/PMMA三层栅介质的OFET存储器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于C60/TTC一体化的浮栅/隧穿层的有机场效应晶体管非易失性存储器研究 |
| 3.1 研究意义 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料与器件制备 |
| 3.2.2 表征与测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 薄膜微结构和形貌 |
| 3.3.2 C60/TTC厚度组分对OFET存储器存储特性的影响 |
| 3.3.3 OFET存储器存储机制分析 |
| 3.3.4 C60/TTC厚度组分对OFET存储器非易失性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于分子浮栅和pn异质结的柔性有机场效应晶体管非易失性存储器研究 |
| 4.1 研究意义 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料与器件制备 |
| 4.2.2 表征与测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 一体化浮栅/隧穿层薄膜微结构和形貌 |
| 4.3.2 FG-OFET-p存储器的存储特性 |
| 4.3.3 FG-OFET-p存储器的存储机制分析 |
| 4.3.4 FG-OFET-pn存储器的存储特性 |
| 4.3.5 FG-OFET-pn存储器的存储机制分析 |
| 4.3.6 FG-OFET-pn存储器的非易失性 |
| 4.3.7 柔性FG-OFET-pn存储器机械弯曲耐用性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 具有三级信息存储和光学检测功能的有机场效应晶体管非易失性存储器研究 |
| 5.1 研究意义 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 材料与器件制备 |
| 5.2.2 表征与测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 F8BT/PS组分比例在暗室和光照环境对存储特性的影响 |
| 5.3.2 光照环境存储器的存储特性及光敏特性分析 |
| 5.3.3 光辅助编程的三级存储特性分析 |
| 5.3.4 三级有机光电晶体管非易失性存储器的应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 论文展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在读期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）铟镓锌氧薄膜晶体管和非易失性存储器的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩写及符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 存储器简介 |
| 1.2 薄膜晶体管 |
| 1.2.1 氧化物半导体简介 |
| 1.2.2 铟镓锌氧薄膜晶体管 |
| 1.2.3 低功耗IGZO TFTs研究意义与现状 |
| 1.3 传统非易失性存储器单元 |
| 1.3.1 传统非易失性存储器单元简介 |
| 1.3.2 电荷俘获型存储器的分类 |
| 1.3.3 IGZO CTM研究意义与现状 |
| 1.4 新型非易失性存储器单元 |
| 1.4.1 阻变存储器简介 |
| 1.4.2 IGZO ReRAM研究意义与现状 |
| 1.5 高κ介电材料 |
| 1.5.1 高κ介电材料的种类及特点 |
| 1.5.2 高κ介电材料的制备方法 |
| 1.5.3 高κ介电材料在存储器中的应用 |
| 1.6 本论文的研究内容 |
| 第二章 物理原理和实验方法 |
| 2.1 IGZO TFTs的工作原理及电学特性 |
| 2.1.1 IGZO TFTs的工作原理 |
| 2.1.2 IGZO TFTs的电学特性及主要参数 |
| 2.2 CTM的工作原理及电学特性 |
| 2.2.1 CTM的工作原理 |
| 2.2.2 CTM电学特性及主要参数 |
| 2.3 ReRAM的工作原理及电学特性 |
| 2.3.1 ReRAM的工作原理 |
| 2.3.2 ReRAM的电学特性及主要参数 |
| 2.4 电子输运机理 |
| 2.4.1 金属与半导体接触中的电子输运 |
| 2.4.2 金属与高κ介电材料接触中的电子输运 |
| 2.5 器件制备及测试表征的仪器介绍 |
| 2.5.1 材料和器件的生长制备系统 |
| 2.5.2 材料和器件的测试表征仪器 |
| 第三章 基于高κ介电层的IGZO薄膜晶体管 |
| 3.1 基于Al_2O_3高κ介电层的低压操作IGZO TFTs |
| 3.1.1 Al_2O_3的简介及应用 |
| 3.1.2 Al_2O_3薄膜及MOS器件的制备工艺 |
| 3.1.3 Al_2O_3薄膜的电学特性及材料表征 |
| 3.1.4 基于Al_2O_3的IGZO TFTs制备工艺 |
| 3.1.5 基于Al_2O_3的IGZO TFTs电学特性 |
| 3.2 基于HfO_2高κ介电层的低压操作IGZO TFTs |
| 3.2.1 HfO_2的简介及应用 |
| 3.2.2 HfO_2薄膜的生长及表征 |
| 3.2.3 基于HfO_2的IGZO TFTs制备工艺及电学特性 |
| 3.3 基于HfAlO高κ介电层的低压操作IGZO TFTs |
| 3.3.1 HfAlO的简介及应用 |
| 3.3.2 HfAlO薄膜的生长及表征 |
| 3.3.3 基于HfAlO的IGZO TFTs制备工艺及电学特性 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 基于高κ介电堆栈层的IGZO电荷俘获存储器 |
| 4.1 基于三层Al_2O_3堆栈的IGZO CTM存储器 |
| 4.1.1 使用不同的氧源制备Al_2O_3薄膜 |
| 4.1.2 H_2O-Al_2O_3与O_3-Al_2O_3薄膜性质对比 |
| 4.1.3 基于两种Al_2O_3介电层的IGZO TFTs电学特性 |
| 4.1.4 基于三层Al_2O_3堆栈的IGZO CTM器件的制备 |
| 4.1.5 基于三层Al_2O_3堆栈的IGZO CTM器件的性能测试 |
| 4.2 基于Al_2O_3/HfO_2/Al_2O_3堆栈的IGZO CTM存储器 |
| 4.2.1 基于Al_2O_3/HfO_2/Al_2O_3堆栈的IGZO CTM器件的性能测试 |
| 4.2.2 HfO_2与O_3-Al_2O_3电荷俘获层性能对比 |
| 4.3 基于无隧穿层Al_2O_3堆栈的IGZO CTM存储器 |
| 4.3.1 基于无隧穿层Al_2O_3堆栈的IGZO CTM器件的制备 |
| 4.3.2 基于无隧穿层Al_2O_3堆栈的IGZO CTM器件的性能测试 |
| 4.4 本章总结 |
| 第五章 高性能IGZO阻变存储器 |
| 5.1 IGZO ReRAM的制备 |
| 5.2 IGZO ReRAM的电学特性 |
| 5.3 IGZO ReRAM的工作机理分析 |
| 5.4 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的论文成果 |
| PAPERⅠ |
| PAPER Ⅱ |
| PAPER Ⅲ |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）原子层沉积制备几种纳米薄膜、纳米复合结构及其在微电子和储能器件中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 原子层沉积技术介绍 |
| 1.1.1 原子层沉积技术的原理与特点 |
| 1.1.2 等离子体增强原子层沉积技术及其特点 |
| 1.1.3 分子层沉积简介 |
| 1.2 原子层沉积在微电子领域的应用 |
| 1.2.1 微电子技术的发展现状 |
| 1.2.2 新型半导体材料及其研究进展 |
| 1.3 原子层沉积技术在能源领域的应用 |
| 1.3.1 电极材料的表面修饰 |
| 1.3.2 锂离子电池材料的ALD合成 |
| 1.4 本论文的研究目的和主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 材料制备与表征方法 |
| 2.1 原子层沉积系统简介 |
| 2.2 薄膜表面和界面结构的表征方法 |
| 2.3 电学性能测试分析方法 |
| 2.4 电化学表征手段 |
| 参考文献 |
| 第三章 原子层沉积栅介质材料与高迁移率GaAs/Ge半导体的界面结构及其电学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高k栅介质/GaAs-MOS器件的界面结构及电学性能研究 |
| 3.2.1 金属前驱体对GaAs沉积的联合自清洁效应 |
| 3.2.2 引入AlN界面钝化层对HfO_2/GaAs性能的影响 |
| 3.3 高k栅介质/Ge半导体的界面结构及其电学性能研究 |
| 3.3.1 原位氨气等离子体预处理对HfO_2/Ge性能的影响 |
| 3.3.2 PEALD SiO_2界面钝化层对HfO_2/Ge性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 石墨烯基Al_2O_3栅介质的ALD生长及其顶栅FET器件阵列制备研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 石墨烯上ALD沉积Al_2O_3栅介质的研究 |
| 4.2.1 石墨烯的制备与表面预处理 |
| 4.2.2 物理吸附水对石墨烯上ALD沉积Al_2O_3的影响 |
| 4.3 基于可转移ALD栅介质薄膜的石墨烯顶栅FET阵列的制备工艺与性能研究 |
| 4.3.1 ALD栅介质薄膜的转移工艺 |
| 4.3.2 基于可转移ALD栅介质薄膜石墨烯顶栅FET的制备与性能表征 |
| 4.4 二维TMDs材料HfS_2的ALD生长研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 钛基-富马酸杂化薄膜的MLD生长及其在电荷俘获型存储器和储能器件中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 钛基-富马酸杂化薄膜的生长工艺与机制研究 |
| 5.2.1 钛基-富马酸杂化薄膜的生长工艺研究 |
| 5.2.2 钛基-富马酸杂化薄膜的MLD生长机制 |
| 5.3 钛基-富马酸杂化薄膜的稳定性研究 |
| 5.3.1 钛基-富马酸杂化薄膜在化学溶剂和空气中的稳定性 |
| 5.3.2 钛基-富马酸杂化薄膜的热稳定性研究 |
| 5.3.3 钛基-富马酸杂化薄膜的溅射分解 |
| 5.4 钛基-富马酸杂化薄膜作为电荷存储层在电荷俘获型存储器中的应用研究 |
| 5.5 基于钛基-富马酸杂化薄膜的多孔TiO_2在储能领域的应用研究 |
| 5.5.1 多孔TiO_2超级电容器的电化学性能研究 |
| 5.5.2 多孔TiO_2负极的锂离子电池性能研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 ALD技术对锂电池中金属锂负极的保护研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 ALD沉积Li_xAl_yS固态电解质保护锂金属负极 |
| 6.2.1 Li_xAl_yS固态电解质的ALD沉积研究 |
| 6.2.2 Lix_Al_yS固态电解质对金属锂负极的保护作用 |
| 6.3 悬浮氧化物薄膜对锂金属负极的保护研究 |
| 6.3.1 悬浮氧化物薄膜/铜箔结构的制备与表征 |
| 6.3.2 悬浮氧化物薄膜对金属锂的保护研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 ALD技术制备表面增强拉曼散射基底的研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 间隙可控的Au NPs/纳米间隙/Au NPs基底的SERS效应研究 |
| 7.2.1 Au NPs/纳米间隙/Au NPs结构的制备与表征 |
| 7.2.2 Au NPs/纳米间隙/Au NPs基底对亚甲基蓝分子的SERS效应 |
| 7.2.3 Au NPs/纳米间隙/Au NPs基底的有限时域差分计算模拟 |
| 7.3 Ir纳米颗粒/ZnO纳米线复合结构的表面增强拉曼效应研究 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 未来工作展望 |
| Publication list |
| 致谢 |
（6）La基高k介质材料的阻变特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高k介质材料及其阻变特性概述 |
| 1.2.1 高k介质材料概述 |
| 1.2.2 高k介质材料在阻变存储器中的研究与应用 |
| 1.3 镧基高k介质材料概述 |
| 1.3.1 镧基高k材料在栅介质领域中的研究 |
| 1.3.2 镧基高k材料在阻变存储领域的研究 |
| 1.4 选题意义与主要研究内容 |
| 第二章 阻变存储器概述 |
| 2.1 阻变存储器研究进展 |
| 2.2 阻变存储机理与导电机制 |
| 2.2.1 阻变存储器的机理 |
| 2.2.2 阻变存储器的导电机制 |
| 2.3 薄膜制备技术与分析 |
| 2.3.1 薄膜的常用制备方法简介 |
| 2.3.2 本文中所使用的仪器设备简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 镧基高k介质材料阻变特性的研究 |
| 3.1 镧基高k材料阻变器件的工艺制备与测试方案 |
| 3.1.1 样品的制备流程 |
| 3.1.2 样品的测试方案 |
| 3.1.3 样品的AFM与 XPS测试与分析 |
| 3.2 氧空位导电细丝型镧基阻变器件的特性研究 |
| 3.2.1 Ti/LaAlO_3/Pt阻变器件的电学特性 |
| 3.2.2 Ti/LaAlO_3/Pt阻变器件导电机制分析 |
| 3.3 金属导电细丝型镧基阻变器件的特性研究 |
| 3.3.1 Cu/LaAlO_3/Pt阻变器件的阻变特点 |
| 3.3.2 Cu、Ti/LaAlO_3/Pt阻变器件的阻变特性比较 |
| 3.4 影响La基高k材料阻变特性的其它因素 |
| 3.4.1 叠层结构对镧基阻变器件的影响 |
| 3.4.2 退火处理对镧基阻变器件的影响 |
| 3.4.3 N~+Si作为底电极的镧基阻变器件 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 镧基高k介质材料阻变特性的改善 |
| 4.1 掺杂技术在阻变存储器中的应用 |
| 4.2 掺杂样品的制备与测试 |
| 4.3 Cu掺杂处理对镧基阻变存储器产率的改善 |
| 4.4 Cu掺杂处理对镧基阻变存储器电阻转变特性的影响 |
| 4.4.1 镧基阻变器件在双极性下的阻变特点 |
| 4.4.2 镧基阻变器件在单极性下的阻变特点 |
| 4.5 Cu掺杂的La基阻变器件机理分析 |
| 4.5.1 Cu掺杂镧基阻变器件的导电机制分析 |
| 4.5.2 三点测试法分析Cu掺杂的镧基阻变器件 |
| 4.5.3 Cu掺杂镧基阻变器件的导电机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 研究结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）基于原子层沉积O3-Al2O3 Flash存储器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 半导体存储器概况 |
| 1.3 Flash存储单元分类 |
| 1.3.1 浮栅型存储器单元 |
| 1.3.2 电荷俘获型存储器单元 |
| 1.4 Flash中电荷写入及擦除机制 |
| 1.5 电荷俘获型存储器研究现状 |
| 1.5.1 BE-SONOS存储器件单元 |
| 1.5.2 TANOS存储器件单元 |
| 1.5.3 高κ存储层存储单元 |
| 1.6 氧化铝薄膜制备工艺 |
| 1.7 本文研究内容及意义 |
| 第二章 器件制备工艺及表征测试仪器设备 |
| 2.1 器件制备工艺设备 |
| 2.1.1 原子层沉积设备 |
| 2.1.2 热蒸发镀膜 |
| 2.1.3 管式炉 |
| 2.1.4 磁控溅射 |
| 2.2 表征测试仪器 |
| 2.2.1 原子力显微镜 |
| 2.2.2 X射线光电子能谱分析 |
| 2.2.3 半导体器件参数分析仪 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 器件工作原理及制备工艺 |
| 3.1 MOS器件的工作原理及制备工艺 |
| 3.1.1 MOS器件工作原理 |
| 3.1.2 氧化层缺陷对MOS器件性能的影响 |
| 3.1.3 MOS器件测试 |
| 3.1.4 MOS器件制备工艺 |
| 3.2 IGZO-TFT器件工作原理及制备工艺 |
| 3.2.1 IGZO-TFT器件原理 |
| 3.2.2 IGZO-TFT器件性能分析 |
| 3.2.3 IGZO-TFT器件制备工艺 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 O_3-Al_2O_3薄膜制备及分析 |
| 4.1 衬底自然氧化层的影响 |
| 4.1.1 衬底清洗工艺 |
| 4.1.2 不同清洗方法处理的衬底上制备的O_3-Al_2O_3薄膜电学性能对比 |
| 4.2 O_3 dose时间的影响 |
| 4.2.1 不同O_3 dose条件下MOS器件性能 |
| 4.2.2 不同O_3 dose条件下TFT器件性能 |
| 4.3 生长温度的影响 |
| 4.3.1 薄膜分析 |
| 4.3.2 不同温度条件下MOS器件性能 |
| 4.3.3 不同温度条件下TFT器件性能 |
| 4.3.4 bias stress测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 电荷俘获型存储单元制备及其分析 |
| 5.1 电荷俘获型存储单元结构 |
| 5.2 电荷俘获型存储单元制备工艺 |
| 5.3 电荷俘获存储单元性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 文章总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
| 学位论文评阅及答辩倩况表 |
（8）新型阻变存储器材料及其电阻转变机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 非易失性存储器概述 |
| 1.1.1 非易失性存储器的概念和应用 |
| 1.1.2 闪存的发展现状及其瓶颈 |
| 1.1.3 新型非易失性存储器的研究进展 |
| 1.2 阻变存储器的发展及其物理机制 |
| 1.2.1 电阻转变现象与阻变存储器的基本概念 |
| 1.2.2 电阻转变效应的发展历程和材料体系 |
| 1.2.3 电阻转变机理 |
| 1.2.4 阻变存储器中的串扰电流及其解决途径 |
| 1.3 本论文的研究思路及内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 薄膜样品制备技术 |
| 2.1.1 磁控溅射技术 |
| 2.1.2 电子束蒸发镀膜技术 |
| 2.1.3 薄膜快速退火技术 |
| 2.2 阻变存储器器件的制备与测试 |
| 2.2.1 器件制备方法与微电子加工工艺 |
| 2.2.2 阻变存储器的电学性能测试方法 |
| 2.3 薄膜样品的结构和成分表征技术 |
| 2.3.1 X 射线衍射 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 透射电子显微镜 |
| 2.3.4 X 射线光电子能谱 |
| 2.3.5 俄歇电子能谱 |
| 2.3.6 X 射线近邻吸收谱 |
| 第3章 AlN 基阻变存储器及其性能调控 |
| 3.1 AlN 薄膜的制备和性能表征 |
| 3.1.1 AlN 薄膜的制备工艺 |
| 3.1.2 AlN 薄膜的结构表征 |
| 3.1.3 AlN 薄膜的化学价态表征 |
| 3.2 (Ag，Cu)/AlN/Pt 阻变存储器及其电阻转变机理 |
| 3.2.1 (Ag，Cu)/AlN/Pt 器件的制备 |
| 3.2.2 (Ag，Cu)/AlN/Pt 器件的电阻转变效应 |
| 3.2.3 Cu/AlN/Pt 器件的电阻转变机理 |
| 3.2.4 Cu/AlN/Pt 阻变存储器的疲劳特性和保持特性 |
| 3.3 Pt/AlN:Cu/Pt 单极性阻变存储器及其性能 |
| 3.3.1 Pt/AlN:Cu/Pt 阻变存储器的设计和制备 |
| 3.3.2 Pt/AlN:Cu/Pt 器件的单极性电阻转变特性 |
| 3.3.3 Pt/AlN:Cu/Pt 单极性器件的电阻转变机理 |
| 3.3.4 Pt/AlN:Cu/Pt 器件的小型化潜力 |
| 3.3.5 Pt/AlN:Cu/Pt 器件的存储性能 |
| 3.3.6 高速擦写的 Pt/AlN:Cu/Pt 单极性阻变存储器 |
| 3.4 基于 AlN 薄膜本征缺陷的电阻转变行为 |
| 3.4.1 样品设计与制备 |
| 3.4.2 TiN/AlN/Pt 器件的电阻转变特性 |
| 3.4.3 TiN/AlN/Pt 器件的多值存储潜力 |
| 3.4.4 TiN/AlN/Pt 器件的电阻转变机理 |
| 3.5 AlN 基互补型阻变存储器 |
| 3.5.1 基于 AlN 薄膜的互补型阻变存储器的设计 |
| 3.5.2 AlN 基互补型阻变存储器的制备 |
| 3.5.3 AlN 薄膜中基于金属导电细丝的互补型电阻转变行为与机理 |
| 3.5.4 基于 AlN 薄膜本征缺陷的互补型电阻转变行为 |
| 3.5.5 实现互补型电阻转变行为的基本要求 |
| 3.5.6 互补型电阻转变行为的重复性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Ta_2O_5基阻变存储器及其电阻转变机制 |
| 4.1 Ta_2O_5薄膜的电阻转变行为及其热稳定性 |
| 4.1.1 Ta_2O_5薄膜的制备及 W/Ta_2O_5/Pt 阻变器件的设计 |
| 4.1.2 W/Ta_2O_5/Pt 阻变存储器的电阻转变特性 |
| 4.1.3 W/Ta_2O_5/Pt 器件的电阻转变机理 |
| 4.1.4 W/Ta_2O_5/Pt 阻变存储器的温度耐受性 |
| 4.1.5 Ta_2O_5退火后的电阻转变特性：加工过程热的耐受性 |
| 4.2 金属电极活性对 Ta_2O_5基阻变存储器性能的影响及其机理 |
| 4.2.1 样品设计与制备 |
| 4.2.2 上电极对 Ta_2O_5薄膜电阻转变行为的影响 |
| 4.2.3 金属上电极与 Ta_2O_5的界面处氧元素的扩散 |
| 4.2.4 金属上电极与 Ta_2O_5薄膜的界面处氧缺失程度的分析 |
| 4.2.5 电极的化学活性对氧离子迁移型电阻转变的影响 |
| 4.3 Ta_2O_5基阻变存储器中的量子导电现象与机理 |
| 4.3.1 器件设计与制备 |
| 4.3.2 Ta_2O_5基阻变存储器的多级电阻转变 |
| 4.3.3 直流电压扫描下的量子导电现象 |
| 4.3.4 脉冲电压激励下的量子导电现象 |
| 4.3.5 量子导电态的统计分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于 ZnO 薄膜的具有自整流效应的阻变存储器 |
| 5.1 Al/ZnO/Si 器件的设计和制备 |
| 5.2 Al/ZnO/Si 器件的电阻转变行为 |
| 5.3 Al/ZnO/Si 器件的电阻转变机理 |
| 5.3.1 高低电阻态随器件尺寸的变化 |
| 5.3.2 高低电阻态的温度特性 |
| 5.3.3 Al/ZnO/Si 器件高低阻态的导电机制 |
| 5.4 Al/ZnO/Si 器件电阻转变的物理模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）先进材料与器件界面特性的原位研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 二维材料界面缺陷与光致发光特性 |
| 1.3 二维材料/金属接触界面 |
| 1.3.1 二维材料/金属接触简介 |
| 1.3.2 二维材料/金属接触界面研究现状 |
| 1.4 阻变存储器的金属/介质层/金属界面 |
| 1.4.1 阻变存储器简介 |
| 1.4.2 原位透射显微电镜在金属/介质层/金属界面研究中的应用 |
| 1.5 论文的主要内容及研究意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 二维材料制备方法与表征手段 |
| 2.1 二维材料的制备方法 |
| 2.1.1 微机械剥离法 |
| 2.1.2 液相剥离法 |
| 2.1.3 化学气相沉积法 |
| 2.2 二维材料薄膜的转移技术 |
| 2.2.1 湿法转移 |
| 2.2.2 干法转移 |
| 2.3 石墨烯的表征方法 |
| 2.3.1 光学显微镜(OM) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.4 拉曼光谱(Raman spectrum) |
| 2.4 原位透射电子显微学简介 |
| 2.4.1 透射电子显微学简介 |
| 2.4.2 透射电子显微学表征技术 |
| 2.4.3 原位透射电子显微学简介 |
| 2.4.4 基于原位透射电子显微学的外场加载方式及应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 二维材料界面缺陷的原位研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单层六边形二硫化钨界面的PL增强现象 |
| 3.3 二维材料TEM样品制样方法 |
| 3.4 二硫化钨界面的高分辨STEM表征 |
| 3.5 二硫化钨界面的STEM模拟 |
| 3.5.1 STEM成像模拟软件界面介绍与设置 |
| 3.5.2 STEM模拟结果与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 二维材料/金属界面的电学及拉曼光谱原位研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 应用于二维材料薄膜的制备的摩擦台探索 |
| 4.3 石墨烯晶体管的制备 |
| 4.3.1 石墨烯结构与性质 |
| 4.3.2 低波数拉曼光谱检测石墨烯厚度 |
| 4.3.3 石墨烯金属电极的图形化 |
| 4.3.4 石墨烯金属电极的制备 |
| 4.3.5 其他金属电极及器件制备方法 |
| 4.4 石墨烯晶体管的界面接触电阻分析 |
| 4.4.1 电学测试法 |
| 4.4.2 TLM传输线测试法 |
| 4.4.3 石墨烯晶体管输出特性曲线及转移特性曲线 |
| 4.4.4 石墨烯与不同金属电极接触的电学特性比较 |
| 4.5 石墨烯/金属界面耦合研究 |
| 4.5.1 不同金属对石墨烯-金属界面耦合影响 |
| 4.5.2 石墨烯与金属钛、镍接触界面G峰红移的定性讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 阻变存储器中金属/介质层/金属界面的原位研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 聚焦离子束用于TEM制样 |
| 5.3 W/HfO_2/Al_2O_3/Al阻变存储器的界面结构表征及原位电学测试 |
| 5.3.1 W/HfO_2/Al_2O_3/Al器件的界面结构表征 |
| 5.3.2 负电压扫描测试对W/HfO_2/Al_2O_3/Al界面结构的影响 |
| 5.3.3 正电压扫描测试对W/HfO_2/Al_2O_3/Al界面结构的影响 |
| 5.3.4 双极性电压测试对W/HfO_2/Al_2O_3/Al界面结构的影响 |
| 5.4 基于有机金属卤化物钙钛矿的新型阻变存储器界面结构表征及原位电学测试 |
| 5.4.1 MAPbI_3 纳米线的制备及结构表征 |
| 5.4.2 Ag/MAPbI_3/W接触的阻变特性研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录Ⅰ 图表清单 |
| 附录Ⅱ 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
| 附录Ⅲ 致谢 |
（10）金属纳米晶电荷俘获型存储单元的制备及其存储效应的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 存储器简介 |
| 1.1.1 存储器分类 |
| 1.1.2 铁电存储器 |
| 1.1.3 磁存储器 |
| 1.1.4 相变存储器 |
| 1.1.5 阻变存储器 |
| 1.1.6 浮栅型存储器 |
| 1.2 电荷俘获型存储器及其工作机制与可靠性 |
| 1.2.1 电荷俘获型存储器 |
| 1.2.2 电荷俘获型存储器的工作机制 |
| 1.2.3 电荷俘获型存储器的可靠性 |
| 1.3 原子层沉积(ALD)技术 |
| 1.3.1 ALD的原理与特点 |
| 1.3.2 ALD制备金属纳米晶 |
| 1.4 高介电材料及其在电荷俘获型存储器中的应用 |
| 1.4.1 高k栅介质材料的掺杂 |
| 1.4.2 高k材料在电荷俘获型存储器中的应用 |
| 1.5 本论文的研究目的和主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 ALD制备工艺和主要表征方法 |
| 2.1 ALD制备工艺 |
| 2.1.1 实验所用ALD系统简介 |
| 2.1.2 ALD制备材料及所用反应源 |
| 2.1.3 衬底及清洗工艺 |
| 2.2 组成、结构和表面分析方法 |
| 2.3 电学性能测试 |
| 2.3.1 纳米晶存储单元的制备 |
| 2.3.2 电容-电压(C-V)特性曲线 |
| 2.3.3 纳米晶存储单元存储性能的测试 |
| 参考文献 |
| 第三章 FePt纳米晶存储单元制备及其存储效应的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 FePt纳米晶自组装工艺及其表征 |
| 3.2.1 实验部分 |
| 3.2.2 原子力显微镜表征 |
| 3.2.3 透射电子显微镜表征 |
| 3.2.4 X射线光电子能谱表征 |
| 3.3 FePt纳米晶存储单元的制备、微观结构与存储性能 |
| 3.3.1 FePt纳米晶存储单元的制备 |
| 3.3.2 硅片上旋涂FePt纳米晶的MOS电容器的存储效应 |
| 3.3.3 Al_2O_3上浸渍涂覆FePt纳米晶的MOS电容器的存储效应 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 ALD制备Pt纳米晶存储单元及其存储效应的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 ALD制备Pt纳米晶及其生长特性研究 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 前驱体温度对Pt纳米晶形成的影响 |
| 4.2.3 反应循环数对铂纳米晶形成的影响 |
| 4.3 Pt纳米晶存储单元的制备、微观结构及其存储性能 |
| 4.3.1 Pt纳米晶存储单元的制备 |
| 4.3.2 Al_2O_3阻挡层厚度对存储效应的影响 |
| 4.3.3 Al_2O_3隧穿层厚度对存储效应的影响 |
| 4.3.4 阻挡层材料对存储性能的影响 |
| 4.3.5 快速热退火对存储性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 ALD制备Ir纳米晶存储单元及其存储效应的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 ALD制备Ir纳米晶及其生长特性研究 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 衬底及其表面预处理对Ir纳米晶形成的影响 |
| 5.2.3 反应循环数对Ir纳米晶形成的影响 |
| 5.3 Ir纳米晶存储单元的制备及其存储性能 |
| 5.3.1 样品制备 |
| 5.3.2 内嵌Ir纳米晶的MOS存储单元的C-V曲线和保持特性 |
| 5.3.3 Ir纳米晶存储电荷数的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 Gd掺杂HfO_2的第一性原理计算、ALD制备及其电学性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Gd掺杂HfO_2第一性原理计算 |
| 6.3 Gd掺杂HfO_2(GHO)薄膜的ALD制备、能带结构及其电学性能表征 |
| 6.3.1 GHO薄膜制备 |
| 6.3.2 GHO薄膜的XPS分析和XRD表征 |
| 6.3.3 GHO薄膜的能带结构 |
| 6.3.4 GHO薄膜的电学性能 |
| 6.3.5 GHO薄膜和HfO_2薄膜的电学性能对比 |
| 6.4 Gd-Si-O基电荷俘获型存储单元的制备和电学性能 |
| 6.4.1 Gd-Si-O基电荷俘获型存储单元的制备 |
| 6.4.2 Gd-Si-O基电荷俘获型存储单元的电学性能 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 博士生期间发表的论文 |
| 中国发明专利 |
| 致谢 |
四、大面积集成技术在金屬——氧化物——半导体存儲器中的应用（论文参考文献）
- [1]单组份有机电荷俘获分子的设计、合成及高性能有机场效应晶体管存储器研究[D]. 余洋. 南京邮电大学, 2019(02)
- [2]电子信息材料[J]. 陈弘达. 新型工业化, 2015(11)
- [3]有机场效应晶体管存储器核心体系优化与存储性能提升研究[D]. 徐婷. 吉林大学, 2020(08)
- [4]铟镓锌氧薄膜晶体管和非易失性存储器的制备及性能研究[D]. 马鹏飞. 山东大学, 2020(09)
- [5]原子层沉积制备几种纳米薄膜、纳米复合结构及其在微电子和储能器件中的应用研究[D]. 曹燕强. 南京大学, 2016(02)
- [6]La基高k介质材料的阻变特性研究[D]. 王永特. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [7]基于原子层沉积O3-Al2O3 Flash存储器的研究[D]. 高嘉成. 山东大学, 2020(10)
- [8]新型阻变存储器材料及其电阻转变机理研究[D]. 陈超. 清华大学, 2013(07)
- [9]先进材料与器件界面特性的原位研究[D]. 徐何军. 华东师范大学, 2020(08)
- [10]金属纳米晶电荷俘获型存储单元的制备及其存储效应的研究[D]. 刘晓杰. 南京大学, 2014(03)